Question

10．小明利用U形管压强计和装有水的大烧杯来探究液体内部压强的特点．实验前，他注意到U形管两边的液面已处在同一水平线上，如图甲所示．

（1）当他将金属盒浸没于水中后，发现U形管两端液面如图乙所示的情景，则实验装置可能出现了橡皮管破裂问题；
（2）排除故障后，他重新将金属盒浸没水中，发现随着金属盒浸入水中的深度增加，U形管两边液面的高度差逐渐变大，如图丙所示，由此可知液体内部的压强与浸入液体的深度有关；
（3）小明发现金属盒在丙中深度不变，只改变金属核的方向，U形管两边液柱的高度差不变化（选填“变化”或“不变化”）表明在相同条件下，液体内部向各个方向的压强相等（选填“相等”或“不相等”）．
（4）接着小明要探究液体内部压强与液体密度的关系，则应保持浸入液体的深度不变．
（5）小明保持图中探头的位置不变，并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后，实验情形如图丁所示．比较丙、丁两次实验，小强得出了：在同一深度，液体的密度越大，其内部的压强越大的结论．你认为他的结论是否可靠？不可靠，原因是没有控制金属盒在液体中深度一定．
（6）小明同学在学习了液体压强公式后，发现按压强计液面高度差计算的压强值总小于按液体深度计算的压强值，你认为造成此结果的原因是橡皮膜由于发生形变，自身产生一个向外的压强．

Answer 1

分析 ①压强计的金属盒浸没在液体中，压强计的U型管左右液面是相平的，说明橡皮管破裂而漏气．
②液体压强大小跟液体深度和密度有关．探究液体压强跟深度关系时，控制液体的密度不变，改变液体深度；探究液体压强跟密度时，控制深度不变，改变密度的大小．
③金属盒浸入液体中后，橡皮膜自身会发生形变，产生一个向外的压强，所以测量值要比按液体深度计算的压强值小一些．

解答 解：（1）当他将金属盒浸没于水中后．发现U形管两端液面相平，一定出现漏气现象，可能是橡皮管出现破裂．所以在使用压强计之前要用手轻压金属盒，看U型管液面是否变化．
（2）金属盒没入水中的深度增大，U形管两边液面的高度差逐渐变大，所以在液体密度一定时，液体越深，液体压强越大，所以液体压强跟液体深度有关．
（3））在同种液体中，金属盒距液面的距离相同时，只改变金属盒的方向，U形管两边液柱的高度差不发生变化；同种液体的同一深度，液体内部向各个方向的压强都相等．
（4）小强要探究液体内部压强与液体密度的关系，则应保持深度不变．
（5）小强保持丙图中金属盒的位置不变，并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后，液体是深度增大，密度增大，U型管左右液面差增大，没有控制深度不变，不能探究液体压强跟密度的关系；
（6）金属盒放入液体中后，由于橡皮膜自身太软的原因，橡皮膜发生形变，自身产生一个向外的压强，所以按压强计液面高度差计算的压强值总小于按液体深度计算的压强值．
故答案为：
（1）橡皮管破裂；
（2）浸入液体的深度；
（3）不变化；相等；
（4）浸入液体的深度；
（5）不可靠；深度；
（6）橡皮膜由于发生形变，自身产生一个向外的压强．

点评 这是一道综合实验题，此题的难点是液体压强计的有关知识，我们要了解压强计的原理，知道液体压强计的操作要求，还要能灵活运用控制变量法．